지능형 전력망은 통신 기술을 통해 에너지 사용을 최적화 하고 안정성을 높이는 차세대 전력망으로서 그 내부에는 다양한 통신 환경과 특성이 존재한다. 지능형 전력망에서는 일반 수용가의 부하특성이나 전기 사용량 등 비실시간 정보뿐만 아니라 전력망의 안정적이고 지능적인 운영을 위한 다양한 감시제어 데이터와 같은 실시간 정보가 함께 전달된다. 이러한 정보들은 전달 과정에서 누출, 번조가 되지 않고 원하는 사용자에게 원히는 시간과 장소에 정상적으로 전달될 수 있도록 높은 수준의 정보 보안이 뒷받침 되어야 한다. 그러나 최근, 감시제어 정보 전달은 보통 인터넷과 같은 일반적인 통신보다 고품질을 요구하기 때문에, 통신 품질을 저하시킬 수 있는 보안 서비스를 지능형 전력망에 적용하기에는 제약이 따른다. 본 논문은 지능형 전력망의 주요 통신 환경별 요구사항을 살펴보고, 이러한 요구사항을 만족시키면서 높은 수준의 정보 보안을 제공하기 위해 어떠한 보안서비스가 제공되어야 하는지 알아본다.
유비쿼터스 네트워크의 실현을 위한 4세대 통신방식의 유력한 후보로 부상하는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 통신방식이 육상에 주목받고 있으며, 고속 데이터 전송을 위한 무선랜의 표준기술로 확정되어 있다. 해상 통신의 경우에서도 OFDM 통신방식은 단파대역을 이용한 데이터 전송방식으로 제안되고 있으며, ITU (International Telecommunication Union)는 해상통신에서 32-point FFT를 사용하도록 권고하고 있다. 해상 통신에서는 해양사고 및 조난 시에도 통신이 이루어져야 하는 한계상황을 고려하면, OFDM 통신방식의 중요 디바이스인 FFT는 저전력으로 동작되어야 한다. 따라서 본 논문에서는 OFDM 방식의 중요 디바이스인 32-point FFT를 저전력으로 동작시키기 위해 radix-2와 radix-4를 이용하여 저전력 32-point FFT 알고리즘을 제안한다. 최적화된 설계로 32-point FFT를 저전력 동작이 가능하도록 설계하였으며, 제안한 알고리즘은 VHDL로 구현하고 FPGA Spartan3 board에 장착하여 Matlab의 이론값과 비교, 검증하였다. 제안된 32-point FFT는 해상통신에서의 OFDM 적용을 위한 선도기술로 유용할 것이다.
이동통신은 폭발적으로 증가하고 있는 무선데이터의 수요를 충족시키기 위해서 WCDMA, Wibro, LTE 등의 통신 방식으로 발전하고 있다. 이들 이동통신 방식을 수용하는 시스템들은 항시 전력을 사용하고 있고, 사용자에게 보다 편리하고 많은 서비스를 제공하기 위해서 한 기지국에 모두 설치되어 있는 경우가 일반적이다. 무선데이터의 수요는 시간, 장소 등에 따라서 유동적으로 변화한다. 만약 무선데이터의 수요에 따라서 현재 운용중인 이동통신 시스템들을 상황에 맞게 선택적으로 운용한다면 많은 전력을 절감할 수 있다. 본 논문에는 무선데이터의 수요에 따라서 운용하는 통신시스템에 전력공급을 제어하는 이동통신 인프라의 전력절감을 위한 부하관리 시스템의 설계와 구현에 관해서 기술한다.
Power-Line Communication (PLC)는 전력선을 채널로 이용한 통신 방법으로 별도의 전용선 설치 없이 통신이 가능한 기술을 말한다. 그러기에 오래전부터 연구가 진행되어 왔으며 최근에도 여전히 고속 전력선 통신에 관한 연구가 진행 중에 있다. 이에 본 논문에서는 이런 고속 전송을 위해 최근 연구가 활발한 고속 Ultra Wide Band (UWB) 전송기술을 전력선 통신에 적용하여 시뮬레이션한 후 결과를 통해 적용가능성을 확인한다.
무선 RF(radio frequency) 신호는 기존의 무선통신과 같이 정보를 전달할 뿐만 아니라, 무선 신호에 담겨져 있는 전력을 모아 에너지원으로 사용할 수 있다. 이러한 무선 전력 전송은 전자기기의 이동성과 소형화 측면에서 새로운 가능성을 보여주며 활발히 연구되고 있다. 본 논문에서는 무선 통신 시스템 측면에서 무선 전력 전송을 고려한 기존 문헌들을 조사하고 현재 연구동향을 분석한다.
저는 암기입니다. 전통 있는 대한전기학회의 하계대회에 초대되어 강연하게 되어 정말 영광스럽게 생각합니다. 저는 지난달까지 일본 동경전력(주)의 부사장으로 재직하였습니다만, 이번에 관련기업인 통신사업을 하고 있는 동경통신 network의 사장으로 이동하게 되었습니다. 전력사업과는 다릅니다만, 통신사업이라는 장래에 유망한 새로운 공공사업에서 힘을 발휘해 볼 생각입니다. 오늘은 이 자리를 빌어서, 제가 40여년 일해온 전력사업에 관해, 그 장래에 대해 이야기 하고자 합니다.
급격하게 증가하는 무선데이터의 수요를 충족시키기 위해서 주파수 효율이 보다 좋은 통신시스템을 개발하려는 많은 연구가 진행되고 있다. 주파수 이용 효율이 획기적으로 개선된 통신시스템이 개발되지 않는 이상 통신사업자는 무선데이터 수요를 충족시키기 위해서 많은 수의 기지국을 운용해야 한다. 때문에 통신사업자는 기지국 장비의 운용 및 유지비용을 절감하는 시스템이 반드시 필요하다. 무선데이터의 수요는 시간, 장소 등에 따라서 유동적으로 변화한다. 만약 무선데이터의 수요에 따라서 운용중인 기지국 장비들을 상황에 맞게 선택적으로 운용한다면 많은 전력을 절감할 수 있다. 본 논문에는 무선트래픽의 수요가 급격히 감소하는 심야에 무선통신 장비의 전원을 제어하거나, 전력 피크 시간에 전력 수요관리를 통해서 기지국 장비의 소모 전력을 줄임으로써 운용 및 유지보수 비용을 절감할 수 있는 이동통신 장비의 전력관리 시스템의 설계와 구현에 대해서 기술한다. 본 논문에서 제안하는 시스템의 타당성을 검증하기 위해서 현장시험을 수행하였으며, 현장시험에서는 통신 트래픽이 줄어드는 심야 시간에서 무선통신 장비의 소모 전력을 관리함으로써 기지국 장비의 소모 전력을 26% 줄일 수 있음을 입증하였다.
세계 각국에서 에너지 문제를 해결하고 새로운 성장 동력을 발굴하기위해 스마트 그리드에 대한 관심이 증대되고 있으며 관련 기술 확보에 많은 노력을 기울이고 있다. 그 중 AMI(Advanced Metering Infrastructure)는 가장 먼저 구축되어야 하며 스마트 그리드의 핵심 요소로 주목 받고 있다. 우리나라에서도 제주도 스마트 그리드 실증단지에서 다양한 기술을 접목해 기술개발과 실증을 진행 중에 있으며 한국전력에서는 광대역 전력선 통신 기술을 중심으로 인프라 구축이 활발하게 진행 중에 있다. 전력선 통신 기술을 이용한 AMI 시스템은 별도의 통신회선을 구축하지 않고 전력공급 라인을 이용할 수 있어 전력회사 입장에서 이상적인 방법이나 통신을 위해 고려된 인프라가 아니므로 통신이 불가능한 지역이 발생한다. 본 논문은 Binary CDMA와 전력선통신 기술을 동시에 이용하여 AMI 시스템을 구축하기 위한 요구사항을 분석하고 Binary CDMA를 중심으로 기본 통신 프로토콜을 설계 하고, 네트워크 관리, 중계 기능을 구현하였다. 이를 통해 Ad-hoc 기술인 Binary CDMA 고유 기술을 AMI 시스템에 적용하기위한 방안을 도출하였으며 유선(전력선통신)/무선(Binary CDMA)을 동시에 활용할 수 있는 시스템을 구축할 수 있었다.
전력선을 이용한 통신 기술(Power Line Communication, PLC)은 현재 국내외에서 큰 관심을 받는 연구 분야로 국내에서도 이에 대한 연구와 개발이 활발히 진행되고 있다. 이 기술은 전력선을 이용하여 음성 데이터 인터넷 등을 고속으로 이용할 수 있는 서비스를 제공하여 나아가 가정의 모든 가정기기들을 연결하는 홈 네트워크를 구성할 수도 있다. 하지만 전력선 통신 기술에는 보안상 많은 문제가 존재한다. 그 이유는 전력선 통신 네트워크가 전력선과 IP망을 둘 다 사용하는 혼합형 네트워크로 구성되어 있기 때문이다. 이로 인해 기존 IP망에서 사용하던 보안 기술들을 그대로 전력선 통신 네트워크에 적용하기에는 많은 어려움이 따르며 새로운 기술을 개발하고 그것을 기존 인프라에 적용하는 것 또한 많은 어려움이 따른다. 이에 본 논문에서는 기존 IP망에서 사용하던 공개키와 대칭키 방식을 이용하여 서로 다른 네트워크로 구성되어 있는 전력선 통신 네트워크의 보안을 위한 혼합형 보안구조를 제안한다.
본 연구에서는 전력선 통신 기반의 IT와 통신네트워크 기술을 더하여 전력공급자와 소비자가 실시간 계속적으로 전력사용에 대한 정보를 교환함으로써 실시간 사용량과 효율적인 사용 등을 최적화 할 수 있는 차세대 성장동력이다. 전력 수요자는 실시간으로 전력 사용현황 및 불필요한 사용현황을 파악하여 불필요한 사용을 줄이고 적절한 전력분배와 흐름 통제를 조절 할 수 있다. 즉 전기요금이 가장 저렴한 시간대에 전기를 사용하고, 불필요한 사용을 줄임으로써 사용자가 능동적으로 전기를 사용할 수 있게 된다. 본 논문에서는 스마트 그리드의 기술현황과 전력선 통신에 대한 현황을 알아보도록 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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